SU535840A1 - Цифровой мегомметр - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области электроизмерительной техники и может быть использовано дл  измерени  значенийвысокоомных резисторов, сопротивлений изол ции и сопротивлений утечки конденсаторов.

Известны устройства дл  измерени  высокоомных сопротивлений, основанные на использовании источников малых токов 1.

Однако трудность построени  таких источников ограничивает область применени  этих устройств.

Известен цифровой тераомметр с использованием интегратора малых токов построенного на электрометрическом усилителе 2.

Недостатками этого устройства  вл ютс  высокие требовани  к электрометрическому усилителю по входному сопротивлению и дрейфу нул , а также низка  помехоустойчивость. Кроме того , оно имеет низкое быстродействие, Т9К как врем  измерени  его зависит от значени  измер емого резистора.

С целью повышени  быстродействи  в цифровой мегометр, содержащий источник опорного напр жени , выходом подключенный к первому выводу измер емого резистора, счетчик импульсов

триггер, ключ, управл ющий вход которого подключен к выходу триггера, а выход соединен со входом счетчика импульсов, переключатель и усилитель, введены делитель напр жени , опорный конденсатор и резистор, генератор, амплитудный детектор, преобразователь напр жение - частота, второй перек.гаочатель и конденсатор, причем

0 вход делител  напр жени  соединен с выходом источника опорного напр жени , выход генераторао подключен к ъходу второго переключател ,вхйЯ амплитудного детектора соединен с выхо5 дом усилител ,один из входов преобразовател  напр жени  - частота подключен к выходу делители напр жени ,а выход-к входу ключа, первые выводы опорного конденсатора, резистора и

0 конденсатора подключены к земл ной шине, другой вывод конденсатора и другой вывод измер емого резистора подключены к первому выходу первого переключател , вход которого подклю5 чен к второму выводу опорного конденсатора , управл кидий вход подключен к выходу триггера, а второй выход соединен с входом второго переключател , первый выход которого соединен

0 с выходом ги лплитудного детектора и,

с другим входом преобразовател  напр жение - частота, причем второй выход второго переключател  подключен к входу усилител  и второму выводу резистора.

На чертеже изображена структурна  электрическа  схема предлагаемого цифрового мегомметра.

Устройство содержит источник 1 опорного напр жени , выход которого подключен к первому выводу измер емого резистора 2, делитель 3 напр жени , генератор 4, триггер 5, переключатели 6 и 7, конденсатор 8, опорный конденсатор 9, усилитель 10, резистор 11, амплитудный детектор 12, преобразователь 13 напр жение - частота, ключ 14, управл ющий вход которого подключен к выходу триггера 5, а выход - к входу счетчика 15 импульсов. Каждый переключатель б и 7 имеет вход, управл ющий вход, первый выход и второй выход.

Цифровой мегомметр работает следующим образом.

Выходной стигнал генератора 4, представл ющий собой пр моугольные знакопеременные импульсы, управл ет переключателем б. Триггер 5 осуществл ет деление на две частоты выходного сигнала генератора 4. Выходной сигнал триггера 5 управл ет переключателем 7.

В первый полупериод выходного сигнала триггера 5 опорный конденсатор 9 посредством переключател  7 подключаетс  параллельно конденсатору 8, при этом опорный конденсатор 9 зар жаетс  до напр жени  Uc ° второй полупериод выходного сигнала триггера 5 опорный конденсатор 9 посредств ом переключател  7 подключаетс  к входу переключател  6, а. при помощи последнего - к входу усилител  10, причем опорный конденсато 9 разр жаетс  на резисторе 11, и импульс напр жени , возникающий при разр де опорного конденсатора 9 и имеющий амплитуду Uc, усиливаетс  усилителем 10, коэффициент усилени  которого равен А . Амплитуда выходного напр жени  усилител  10 (Ugy - Uf-A) фиксируетс  амплитудным детектором 12 .

В следующий полупериод выходного сигнала генератора 4 вход переключател  7 остаетс  подключенным к его второму выходу, а опорный конденсатор 9 переключателем 6 подключаетс  к вЕлходу амплитудного детектора 12 и зар жаетс  до напр жени Ugbiy.

В следующий полупериод выходного сигнала триггера 5 опорный конденсатор 9 переключателем 7 подключаетс  параллельно конденсатору 8, при этом происходит перераспределение зар дов конденсатора 8 и опорного конденсатора 9. Далее цикл повтор етс .

В установившемс  режиме работы баланс зар дов емкостей конденсатора 8 и опорного конденсатора 9 за период следовани  импульсов с выхода триггера 5 определ етс  как

.foVUBb,xCo-- To() Со

де

-емкость опорного конденсатора 9;

-период следовани  импульсов с выхода триггера

5;

UQ-UC

3 --ток , текущий через измеRy р емый резистор 2;

у - сопротивление измер емого резистора; и о - выходное напр жение источника 1 опорного напр жени .

Из уравнени  (I) напр жение U- опедел етс  как

UnT,

О -с )VTo

Очевидно, что при достаточно высоком коэффициенте усилени  усилител  10 напр жение UQ весьма мало. Значение измер емого сопротивлени  выражаетс  как

р - JpTo

Выходное напр жениеКио делител  3 напр жени  и напр жени  Ощ,, с выхода амплитудного детектора 12 поступает на входы преобразовател  13 напр жение - частота. Частота выходного сигнала последнего определ етс  отношением входных напр жений

частота выходного сигнала; К - коэффициент передачи делител  напр жени  3; К-( - коэффициент преобразовани 

преобразовател  13. Импульсы этой часУоты поступают на вход ключа 14, который управл етс  выходным сигналом триггера 5. Число импульсов NX прошедцих через ключ 14 за период выходного сигнала триггера 5, записываетс  в счетчик 15 импульсов и равно

NxTof,, ,,

при этом исключаетс  вли ние нестабильности частоты выходного сигнала генератора 4 на результат измерени .

Claims (2)

1. Очевидно, что значение емкости С конденсатора 8 не вли ет на результат преобразовани . Значение напр  жени  с выхода источника 1 опорного напр жени  не входит в уравнение преобразовани  (II) , поэтому напр  жениеио может быть высоковольтным, причем к стабильности его значени  требований не предъ вл етс . Вли ние паразитной емкости, шунтирующей измер емый резистор, устранено . Это достигаетс  тем, что к измер емому резистору 2 прикладываетс  посто нное напр жение UQ - О , причем напр жение UG близко к нулю. Вли ние паразитных утечек конден сатора 8, опорного конденсатора 9, а также переключател  7 в значитель ной степени снижаетс  за счет перио дической компенсации напр жени  кон денсатора 8, что делает возможным реализацию предлагаемого устройства не бесконтактных переключател х. Предлагаемое устройство обладает высокой помехоустойчивостью вслед ствие применени  частотно-импульсно го метода преобразовани , причем при выборе периода TO кратным периоду помехи7 помехоустойчивость возрастает . В цифровом мегомметре исключена необходимость использовани  электри ческих усилителей. Усилитель 10  вл етс  усилителем переменного тока, причем к его входному сопротивлению не предъ вл етс  жестких требований Быстродействие устройства определ етс  временем накоплени  компенсируемого зар да Uв,|x Со TO(JO(RX)H в малой степени зависит от значени  сопротивлени  измер емого резистора 2, так как работоспособность схемы н критична к значению емкости опорного конденсатора 9. При использовании в качестве преобразовател  13 напр жение - частота преобразовател  низкого уровн  напр жени  быстродействие устройства на несколько пор дков выше быстродействи  прототипа, в котором врем  измерени  более 10 с. Прибор позвол ет измер ть значени  высокоомных резисторов и сопротивлений изол ции в диапазоне 10-10 Ом с погрешностью не хуже 0,5% и независимо от значений паразитных емкостей , шунтирующих измер емое сопротивление . Формула изобретени  Цифровой мегомметр, содержащий источник опорного напр жени , выходом подключенный к первому выводу измер емого резистора, счетчик импульсов, триггер, ключ, управл ющий вход которого подключен к выходу триггера, а выход соединен с входом счетчика импульсов, переключатель и усилитель, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него введены делитель напр жени , опорный конденсатор и резистор, генератор , амплитудннй детектор, преобразователь напр жение - частота, второй переключатель и конденсатор, причем вход делител  напр жени  соединен с выходом источника опорного напр жени , выход генератора подключен к входу триггера и управл ющему входу второго переключател , вход амплитудного детектора соединен с выходом усилител , один из входов преобразовател  напр жение - частота подключен к выходу делител  напр жени , а выход - к входу ключа, первые выводы опорного конденсатора, резистора и конденсатора подключены к земл ной шине, другой вывод конденсатора и другой вывод измер емого резистора подключены к первому выходу первого переключател , вход которого подключен к второму выводу опорного конденсатора,-управл ющий вход подключен к выходу триггера, а второй выход соединен с входом второго переключател , первый выход которого соединен с выходом амплитудного детек тора и с другим входом преобразовател  напр жение - частота, причем второй выход второго переключа- ел  подключен к входу усилител  и второму выводу резистора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Иллюкович A.M. Измерение больших сопротивлений. М., Энерги , 1971.
2. 2.Карлащук В.И., Купр хин В.И. Цифровой тераомметр - электрометр.- Приборы и техника эксперимента , № 3, 1973, с. 150-152 (прототип).